EP0396507A1 - Monochromator - Google Patents

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EP0396507A1
EP0396507A1 EP90810334A EP90810334A EP0396507A1 EP 0396507 A1 EP0396507 A1 EP 0396507A1 EP 90810334 A EP90810334 A EP 90810334A EP 90810334 A EP90810334 A EP 90810334A EP 0396507 A1 EP0396507 A1 EP 0396507A1
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EP
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radiation
slit
monochromator
intensity
exit
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EP90810334A
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EP0396507B1 (de
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Wolfgang Gärtner
Oswald Schiek
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Carl Zeiss Jena GmbH
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Jenoptik Jena GmbH
VEB Carl Zeiss Jena GmbH
Carl Zeiss Jena GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/04—Slit arrangements slit adjustment
    • G—PHYSICS
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    • G01J3/02—Details
    • G01J3/04—Slit arrangements slit adjustment
    • G01J2003/047—Configuration of two or more entry or exit slits for predetermined delta-lambda
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/32—Investigating bands of a spectrum in sequence by a single detector
    • G01J2003/323—Comparing line:background

Definitions

  • the invention relates to a monochromator according to the preamble of claim 1, as used in photometry.
  • Optical arrangements in which the reference receiver is directly illuminated by the radiation source have the disadvantage that integrally measured fluctuations in the luminous flux emanating from the radiation source are not linearly proportional to the fluctuations in the monochromatic luminous flux emerging from the monochromator.
  • the aim of the invention is to improve the stability properties with regard to the drift behavior of photometers.
  • the object of the invention is to generate a reference radiation, the intensity of which changes with intensity fluctuations emanating from the radiation source Luminous flux changes largely linearly proportional to the intensity of the measuring radiation and can be adapted to the task at hand without losses in the measuring beam.
  • the object is achieved by a monochromator which consists of an entrance slit, an imaging dispersing optical element and an exit slit, and means for generating and continuing reference radiation, in that a further slit is adjacent to the exit slit on at least one side in the diffraction direction to generate the reference radiation.
  • a monochromatic radiation used as reference radiation whose wavelength differs from the wavelength of the measurement radiation only by a few nanometers, passes through the gap arranged directly next to the exit slit. This ensures that a largely linear proportionality between reference and measurement radiation is guaranteed in the event of luminous flux fluctuations.
  • the size of the reference radiation power can be adapted to the present application by appropriate selection of the reference gap width. It is advantageous if a gap is adjacent to the exit slit on both sides in the direction of diffraction. This can ensure that the limits of the measuring range, insofar as they are determined by the radiation power, are independent of the position of a reference gap. On the other hand, if both reference signals are processed at the same time, the linear proportionality between the radiation power of the measuring radiation and the reference radiation can be largely refined by averaging.
  • An entrance slit 2 illuminated by a radiation source 1 is imaged on an exit slit 4 with an imaging grating 3 as a dispersing optical element.
  • an imaging grating 3 as a dispersing optical element.
  • a reference radiation with a wavelength that differs only slightly from the measurement radiation emerges from the monochromator through a reference gap 5 lying close to the exit slit 4, the slit width of which is fixed or changeable. From here it can be fed directly or via imaging 6 and / or light-guiding optical elements 7 to a radiation receiver 8, which is required in addition to a radiation receiver 9 for the measuring radiation.
  • a further gap 5a is adjacent to the exit gap 4 as a reference gap, which is followed by imaging 6a and / or light-conducting elements 7a.

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Abstract

Zur Erzeugung einer Referenzstrahlung ist dem Aus­trittsspalt (4) mindestens an einer Seite in Beugungsrich­tung ein weiterer Spalt (5) mit fester oder veränderlicher Spaltbreite benachbart. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die Intensität der Referenzstrahlung bei Intensitäts­schwankungen des von der Strahlungsquelle (1) ausgehenden Lichtstromes weitgehend linear proportional zur Intensität der Messstrahlung ändert, ohne dass Verluste im Mess-­Strahlenbündel auftreten.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Monochromator gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie er in der Photome­trie Anwendung findet.
  • Zur Einhaltung hoher Stabilitätsforderungen hinsicht­lich des Driftverhaltens von Photometern, das von Aende­rungen des Lichtstromes der Photometerlampe und Instabili­täten im elektronischen Verarbeitungskreis für das Mess­signal bestimmt und beeinträchtigt wird, sind Anordnungen bekannt, mit denen unter Verwendung eines Referenzstrah­lenbündels auftretende Drifterscheinungen kompensiert werden.
  • Optische Anordnungen, bei denen der Referenzempfänger direkt von der Strahlungsquelle beleuchtet wird, haben den Nachteil, dass integral gemessene Schwankungen des von der Strahlungsquelle ausgehenden Lichtstromes nicht linear proportional zu den Schwankungen des aus dem Monochromator austretenden monochromatischen Lichtstromes sind.
  • Andere bekannte optische Lösungen, bei denen der Re­ferenzlichtstrom durch ein hinter dem Monochromator im monochromatischen Strahlengang angeordnetes strahlentei­lendes Element abgeleitet wird, führen zu einem Verlust von Strahlungsleistung des Mess-Strahlenbündels.
  • Ziel der Erfindung ist es, die Stabilitätseigenschaf­ten hinsichtlich des Driftverhaltens von Photometern zu verbessern.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Referenzstrah­lung zu erzeugen, deren Intensität sich bei Intensitäts­schwankungen des von der Strahlungsquelle ausgehenden Lichtstromes weitgehend linear proportional zur Intensität der Messstrahlung ändert und der vorliegenden Aufgabe an­gepasst werden kann, ohne dass Verluste im Mess-Strahlen­bündel auftreten.
  • Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch einen Mono­chromator gelöst, der aus Eintrittsspalt, abbildendem dispergierenden optischen Element und Austrittsspalt sowie Mitteln zur Erzeugung und Weiterführung einer Referenz­strahlung besteht, indem zur Erzeugung der Referenzstrah­lung dem Austrittsspalt mindestens an einer Seite in Beu­gungsrichtung ein weiterer Spalt benachbart ist.
  • Durch den unmittelbar neben dem Austrittsspalt ange­ordneten Spalt tritt eine als Referenzstrahlung benutzte monochromatische Strahlung, deren Wellenlänge sich nur um wenige Nanometer von der Wellenlänge der Messtrahlung un­terscheidet. Damit wird erreicht, dass bei Lichtstrom­schwankungen eine weitgehend lineare Proportionalität zwischen Referenz- und Messstrahlung gewährleistet ist. Durch entsprechende Wahl der Referenzspaltbreite kann die Grösse der Referenzstrahlungsleistung dem vorliegenden Anwendungszweck angepasst werden. Vorteilhaft ist es, wenn dem Austrittsspalt beidseitig in Beugungsrichtung je ein Spalt benachbart ist. Dadurch kann einmal gewährleistet werden, dass die Grenzen des Messbereiches, soweit diese von der Strahlungsleistung bestimmt werden, von der Lage eines Referenzspaltes unabhängig sind. Zum andern kann bei gleichzeitiger Verarbeitung beider Referenzsignale durch Mittelwertbildung eine weitestgehende Verfeinerung der linearen Proportionalität zwischen der Strahlungsleistung der Messstrahlung und der Referenzstrahlung herbeigeführt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Monochromator mit einseitig zum Austritts­spalt benachbartem Referenzspalt,
    • Fig. 2 einen Monochromator mit beidseitig zum Austritts­spalt benachbarten Referenzspalten.
  • Ein von einer Strahlungsquelle 1 beleuchteter Ein­trittsspalt 2 wird mit einem abbildenden Gitter 3 als dis­pergierendes optisches Element auf einen Austrittsspalt 4 abgebildet. Infolge der Dispersionswirkung des Gitters 3 entsteht bei Anwendung eines Kontinuumstrahlers am Ort des Austrittsspaltes 4 ein kontinuierliches Spektrum, von dem ein ausgeblendeter Teil als monochromatische Messstrahlung dient. Durch einen dicht neben dem Austrittsspalt 4 lie­genden Referenzspalt 5, dessen Spaltbreite fest oder ver­änderbar ist, tritt eine Referenzstrahlung mit einer nur geringfügig von der Messstrahlung abweichenden Wellenlänge aus dem Monochromator. Von hier kann sie direkt oder über abbildende 6 und/oder lichtleitende optische Elemente 7 einem Strahlungsempfänger 8 zugeführt werden, der zusätz­lich zu einem Strahlungsempfänger 9 für die Messstrahlung erforderlich ist.
  • Bei dem in Fig. 2 dargestellten Monochromator ist dem Austrittsspalt 4 ein weiterer Spalt 5a als Referenzspalt benachbart, dem abbildende 6a und/oder lichtleitende Ele­mente 7a nachgeordnet sind.
  • Die vorteilhafte Anwendung von nur einem Strahlungs­empfänger lässt sich in bekannter Weise realisieren, wenn durch einen zusätzlich angeordneten Chopper und geeigneter Strahlenführung Referenz- und Messtrahlung im Wechsel un­terbrochen werden und somit alternierend auf den Strah­lungsempfänger treffen.

Claims (2)

1. Monochromator mit Eintrittsspalt, abbildendem dis­pergierenden optischen Element und Austrittsspalt sowie Mitteln zur Erzeugung und Weiterführung einer Referenzstrah­lung, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Refe­renzstrahlung dem Austrittsspalt (4) mindestens an einer Seite in Beugungsrichtung ein weiterer Spalt (5, 5a) benach­bart ist.
2. Monochromator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, dass dem Austrittsspalt (4) beidseitig in Beugungsrich­tung je ein Spalt (5, 5a) benachbart ist.
EP90810334A 1989-05-03 1990-05-01 Monochromator Expired - Lifetime EP0396507B1 (de)

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DD328186 1989-05-03

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EP0396507B1 EP0396507B1 (de) 1995-03-29

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CS (1) CS217190A2 (de)
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DE (1) DE59008784D1 (de)
FI (1) FI901819A7 (de)
HU (1) HU206769B (de)

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DD282984B5 (de) 1994-05-19
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